Inhoud
enzymen zijn eiwitten die de vele vitale chemische reacties die in het lichaam plaatsvinden te allen tijde katalyseren of aanzienlijk versnellen.
Dit betekent dat de hoeveelheid "startende" chemische stof in de reactie of substraat sneller verdwijnt, terwijl de hoeveelheid "voltooide" chemische stoffen of producten zich sneller ophoopt. Hoewel dit op korte termijn wenselijk kan zijn, wat gebeurt er dan als de hoeveelheid product voldoende is, maar er nog steeds voldoende substraat is om aan het enzym te werken?
Gelukkig voor cellen hebben ze een manier om als het ware te "praten" met enzymen van stroomopwaarts om hen te laten weten hoe laat het is om te vertragen of af te sluiten. Op die manier is het feedback remming van enzymen, een vorm van feedbackregeling.
Enzym Basics
Enzymen zijn flexibele eiwitten die biochemische reacties versnellen doordat het substraatmolecuul gemakkelijker de fysieke indeling van het productmolecuul kan aannemen, waarbij de twee meestal chemisch nauw verwant zijn.
Wanneer een enzym bindt met zijn specifieke substraat, induceert het vaak een conformationele verandering in het molecuul, en dwingt het in de richting van meer energetisch geneigd om de vorm van het productmolecuul aan te nemen. In chemische boekhoudkundige termen vindt deze versoepeling van een reactie plaats die anders te langzaam voor het leven zou plaatsvinden omdat het enzym de verlaagt activeringsenergie van de reactie.
Sommige enzymen werken door twee substraatmoleculen fysiek dichter bij elkaar te brengen door te buigen, waardoor de reactie sneller plaatsvindt omdat de substraten dan gemakkelijker elektronen kunnen uitwisselen, het soort chemische bindingen.
Enzymregeling verklaard
Wanneer het tijd is om een enzym te laten stoppen, kan de cel dit op een aantal manieren doen.
Eén is er door competitieve remming van het enzym, wat gebeurt wanneer een stof die erg op het substraat lijkt in de omgeving wordt geïntroduceerd. Dit "trucs" het enzym in hechten aan de nieuwe stof in plaats van het beoogde doelwit. Het nieuwe molecuul wordt een competitieve remmer van het enzym genoemd.
In niet-competitieve remming, bindt een nieuw geïntroduceerd molecuul ook aan het enzym, maar op een plek verwijderd van waar het zijn activiteit op zijn substraat uitoefent, een zogenaamde allosterische plaats. Dit interfereert met het enzym door zijn vorm te veranderen.
In allosterische activering, is de basischemie hetzelfde als bij niet-competitieve remming, behalve dat het enzym wordt verteld dat het versnelt, niet vertraagt, door de verandering in vorm die het molecuul dat aan de allosterische plaats bindt induceert.
Feedbackremming: definitie
In feedback remmingwordt een product gebruikt om de reactie te reguleren die dat product genereert. Dit gebeurt omdat het product zelf in staat is om bij bepaalde concentraties als een enzymremmer te werken, meerdere reacties "stroomopwaarts" van waar het wordt gevormd.
Wanneer een molecuul, dat je kunt beschouwen als C, twee stappen terugvoert in een reactie om te werken als een allosterische remmer van de productie van B uit molecuul A, komt dat omdat er te veel C is opgebouwd in de cel. Omdat minder A wordt omgezet in B dankzij de allosterische remming door C, wordt minder B omgezet in C en dit gebeurt totdat voldoende C is verbruikt om het weg te trekken van het A-naar-B-enzym om de reacties weer op gang te krijgen.
Feedbackremming: voorbeeld
De synthese van ATP, de universele brandstofvaluta van levende cellen, wordt geregeld door feedbackremming.
Adenosinetrifosfaat of ATP is een nucleotide gemaakt van ADP of adenosinedifosfaat door een fosfaatgroep aan ADP te binden. ATP komt van cellulaire ademhaling en ATP fungeert als een allosterische remmer van de enzymen bij verschillende stappen in het cellulaire ademhalingsproces.
Hoewel ATP een brandstofmolecuul is en dus onmisbaar, is het van korte duur en keert het spontaan terug naar ADP wanneer het in hoge concentraties wordt aangetroffen. Dit betekent dat een teveel aan ATP alleen verloren zou gaan als de cel de moeite zou nemen om grotere hoeveelheden te synthetiseren dan het doet dankzij feedbackremming.